Araştırma: Beynimizdeki dahili pusula nasıl çalışıyor?

Tibi Puiu*

Tanımadığınız bir kentte süratli biçimde gezinebiliyor musunuz, yoksa uçsuz bucaksız bir labirentte geziniyormuş ve kaybolmuş gibi mi hissediyorsunuz? Kimi insanlar, bulundukları ortamda gezinme konusunda diğerlerinden tam anlamıyla daha başarılıdır ve bu durum büyük ihtimalle ‘iç pusulalarının’ beyne bağlanma şeklinden kaynaklanır.

Araştırmacılar, sadece birkaç yıl önce beynin ‘entorinal bölge’ diye adlandırılan bölümünde bu türden bir sinyalin olduğunu teyit etti. Şimdiyse, beyin görüntüleme tekniklerindeki son ilerlemelerin yardımıyla, beynin yön duygumuzdan sorumlu olan bölümündeki sinirsel faaliyetleri gözlemlediler. Böylece beynin değişen ortamlarda yönünü nasıl bulduğu, hatta demans gibi dejeneratif hastalıklardan nasıl etkilenebileceği açığa çıkmış oldu.

GÖRSEL BİLGİ VE BEYNİN İÇ PUSULASI: DENEYLER BİZE NE GÖSTERDİ?

Kanada’nın Montreal kentinde bulunan McGill Üniversitesi’nde Psikiyatri Profesörü ve Douglas Araştırma Merkezi’nde araştırmacı olan Mark Brandon’ın aktardığına göre, nöroloji araştırmaları son on yılda teknolojik bir devrime tanıklık etti. Bu devrim, bilim insanlarının eskiden yalnızca hayal ettikleri soruları sormalarına ve cevaplamalarına imkan tanıdı.

Araştırmacılar, görsel yollardan edinilen bilginin beynin iç pusulasını hangi şekilde etkilediğini anlamak üzere beynin sinirsel aktivitesini en ince ayrıntısına kadar kaydetmek için fareleri kafa karıştırıcı bir sanal dünyaya maruz bıraktı.

Ekip, sinirsel kayıt teknolojisinde ortaya çıkan en son ilerlemeleri kullanarak, navigasyon sürecinde rol oynayan belirli bir beyin hücresi grubu olan yüzlerce ‘baş istikameti hücresinin’ (HD) faaliyetini aynı anda ölçebildi ve ulaştıkları bulgu, onlara kemirgenin başının hangi yöne baktığını sadece birkaç derecelik bir hatayla da olsa doğru bir şekilde gösterdi.

Fareler deney sırasında duvarların tamamının 360 derecelik bir LED ekranla kaplandığı özel bir dairesel odaya kondu. Başlangıçta, ekranda dikey ve beyaz bir çizgi gösterildi. Ardından, deneyin kimi tekrarlarında, çizgi iki dakikalık aralıklarla yok olacak ve sanki dünya aniden farenin etrafında 90 derece dönmüş, odanın çeperinde 90 derece uzağa kaymış gibi yeniden gösterilecekti. Öteki tekrarlarda, beyaz çizgi odanın çeperinde durmaksızın dönecekti.

Kemirgenler baş döndürücü hızla değişen bir ortama maruz kalıp araştırmacılar baş istikameti hücrelerini ‘kalsiyum görüntüleme’ adı verilen bir yöntem aracılığıyla izlerken deneklerin nasıl tepki verdiğini gözlemledi.

'DAHİLİ PUSULADA BİR YENİDEN BAŞLATMA MEKANİZMASI VARMIŞ GİBİ'

Araştırma ekibinin bu baş istikameti hücrelerini, yani beynimizdeki iç pusulanın yapı taşlarını doğru biçimde çözme becerisi, beynin değişen bir ortamda kendisini nasıl yeniden yönlendirebildiğini ortaya koydu.

Bununla birlikte, araştırmacılar, fareler şaşkına döndükten sonra beynin iç pusulasının yönünü yeniden bulmasına imkan tanıyan ‘ağ kazanımı’ adını verdikleri bir olgu keşfetti. McGill Üniversitesi’nde eski bir öğrenci olan ve şu anda Harvard Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma görevlisi olan Zaki Ajabi’ye göre, “Sanki kafa karıştırıcı durumlarda beynin iç pusulasının süratli biçimde yeniden yön bulmasını sağlayan bir ‘yeniden başlatma’ mekanizması varmış gibi görünüyor.”

Araştırmacılar, bunun yanı sıra, farelerden biri görsel bir işaret gördüğünde ve ardından işaret kaybolduğunda, baş istikameti hücrelerinin, işaretin hangi yönden geldiğini izlediğini keşfetti. Bu görsel bellek izleri, bu yolla, geçici bir süreyle güvenilir görsel ipuçları eksik olsa bile, beyindeki baş istikameti bulma sürecini dengeli bir hale getirmeye yardım edebilir.

SANAL GERÇEKLİK ALZHEIMER’A ÇÖZÜM OLABİLİR Mİ?

Araştırma boyunca gözlemlenen hayvanlar, doğal olmayan görsel deneyimlere maruz kalırken, makale yazarları, özellikle de sanal gerçeklik teknolojisinin hızla yayılması nedeniyle buna benzer senaryoların halihazırda modern insan yaşamıyla bağlantılı olduğunu öne sürdü. Ajabi, bulgular 'en nihayetinde sanal gerçeklik sistemlerinin istikamet bulma duygumuzu nasıl denetim altına alabileceğini izah edebilir' diye ekliyor.

Öte yandan, araştırmanın ulaştığı neticelerin kapsamı bundan daha geniş ve Alzheimer sorunu yaşayan hastaları tedavi etmek için başarılı bir yol sunabilir. Brandon’ın aktardığına göre, “Alzheimer’ın hastalar tarafından bildirilen ilk bilişsel belirtilerinden biri, insanların aşina oldukları ortamlarda dahi yönlerini şaşırarak kaybolmaları.”

Araştırmacılar, beynimizdeki dahili pusulanın ve yön bulma sisteminin nasıl işlediğini daha iyi anladığımızda, Alzheimer’a karşı geliştirilen tedavilerin, hastalığın daha erken safhalarda saptanması ve daha iyi değerlendirilmesi doğrultusunda bir yol açmasını bekliyor.

Araştırmada ulaşılan neticeler, araştırma ekibine, geri planda işleyen mekanizmaları daha isabetli biçimde anlamayı amaçlayan yeni modeller geliştirmeleri için ilham verdi. ABD’nin Austin kentinde bulunan Texas Üniversitesi’nde Yardımcı Doçent ve araştırmanın ortak yazarı olan Hesaplamalı Sinirbilimci Xue-Xin Wei, “Bu araştırma, deneysel ve hesaplamalı yaklaşımların bir arada kullanılmasının, davranışlara yön veren beyin faaliyetine ilişkin anlayışımızı nasıl ilerletebileceğinin güzel bir örneğini sunuyor” dedi.

Bulgular Nature dergisinde yayınlandı.

*Bilim gazetecisi.

Yazının orijinali ZME Science sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)